文 | 藥渡諮詢劉恕團隊
「基因魔剪」技術問世後引發全球風暴
CRISPR/Cas9這項明星技術自2002年問世以來一直備受關注。該技術分別在2012、2013和2015年3次入選Science評選的「世界十大科學突破」，並被媒體評為21世紀最有影響的十大技術之一，也被認為是諾貝爾獎的有力競爭者。
市場規模方面，全球基因編輯（包括CRISPR、TALEN和ZFN）的市場規模預計將從2017年的31.9億美元增長到2022年的62.8億美元，複合年均增長率為14.5%[1]。其中，CRISPR技術的市場規模將從2018年的5.62億美元增長到2023年的17.15億美元，複合年均增長率達到25%[2]。這背後的驅動因素包括政府和私人機構的資助不斷增長，以及未來CRISPR技術的高度普及。 融資情況方面，2018年全球TOP5基因編輯非上市公司募集資金總額已超過10億美元。預計未來全球基因編輯相關公司融資額度將持續高漲。 疾病領域方面，基因治療的「觸角」已由最初的單基因遺傳性疾病延伸至更廣泛的疾病領域如腫瘤、鐮刀貧血症、血友病、愛滋病、B肝、遺傳性精神病、自身免疫性疾病、神經系統疾病、心血管系統疾病以及代謝性疾病等。 研究文章方面，近五年內，有超過6500篇CRISPR技術相關文獻發表（見下圖），這個數量仍在每年遞增，說明CRISPR技術已經成為目前基因編輯領域最炙手可熱的研究工具。
圖1 2015-2019年全球發表CRISPR主題文獻數量
數據來源：Pubmed
CRISPR/Cas9 發展概述
CRISPR技術發現的前前後後經歷了20多年的時間。最初於1987年，日本學者在K12大腸桿菌的鹼性磷酸酶基因發現了串聯間隔重複序列；隨後科學家發現這種序列在細菌和古細菌的基因組中廣泛存在。
2002年，該技術被Jansen正式命名為CRISPR，中文就是「成簇的規律間隔的短回文重複序列」，而在這個系統中常用到的核酸內切酶為Cas9。
之後經過6年的研究，終於在2005-2008年間證明了這種重複序列與細菌獲得性免疫的關聯。利用這個系統，細菌可以不動聲色地把病毒基因從自己的染色體上切除，這是細菌特有的免疫系統。
2012年底，Doudna和Charpentier為通訊作者的研究首次在體外系統中構建了CRISPR/Cas9，即可編輯的短RNA介導的DNA核酸內切酶，標誌著CRISPR/Cas9基因編輯技術的問世[3]。
2014年Broad研究所（張鋒團隊）率先獲得美國專利商標局關於CRISPR/Cas9技術的第一個專利授權。
CRISPR/Cas9技術的先驅者們，包括張鋒以及兩位女性科學家珍妮弗·杜德娜（Jennifer Doudna）和艾曼紐·夏邦傑（Emmanuelle Charpentier）(如下圖)。
圖2 張鋒、Doudna和Charpentier
數據來源：藥渡諮詢整理
三位科學家在獲得了眾多榮譽和獎項的同時也獲得了商業上的巨大成功：Editas Medicine，Intellia Therapeutics和CRISPR Therapeutics「三大先驅」公司分別在2016年2月、5月和10月IPO上市（關於三大先驅公司及其產品的詳細介紹將在下期公眾號發布）。
CRISPR/Cas9 專利之爭
CRISPR/Cas9技術專利權之戰更像是一段頗具傳奇色彩的故事，其圍繞著「在真核細胞中使用CRISPR/Cas9技術」展開。
這場戰爭的導火索是從2014年Broad研究所（張鋒團隊）率先獲得美國專利商標局關於CRISPR/Cas9技術的第一個專利授權。而加州大學伯克利分校（Doudna）關於CRISPR/Cas9技術用於編輯細菌、植物、動物和人類等所有類型細胞的專利申請遲遲沒獲批。實際上Doundna的專利比張峰的早提交約7個月。但是由於張峰的專利申請了快速通道，專利還是授權給了張鋒團隊。這意味著張鋒團隊擁有在除細菌之外的所有生物，包括老鼠、豬和人身上使用CRISPR/Cas9的權力。
再把時間往前推，早在2012年，Doudna和Charpentier就合作在《Science》雜誌上率先發表了CRISPR/Cas9在試管中精確切割細菌（原核細胞）DNA的文章。僅隔半年，張鋒課題組於2013年年初在《Science》雜誌上發表了首次在人類細胞（真核細胞）上實現CRISPR/Cas9基因編輯的論文[4]。
基於上述歷史，2015年加州大學伯克利分校提起訴訟，以爭奪回這一專利的歸屬權。至此，專利之爭正式拉開帷幕。
經過2年多雙方的舉證和論戰，2017年年初，美國專利局審查與上訴委員會就CRISPR/Cas9技術的專利糾紛案做出裁決，裁定張鋒所在的博德研究所保留2014年獲得的CRISPR/Cas9技術專利權，與加州大學伯克利分校的專利申請沒有衝突，這使得Doudna和Charpentier（莎邦蒂）擁有的基因編輯專利失去廣泛性。
雖然加州大學伯克利分校於2018年7月向美國聯邦巡迴法院提交上訴書，對美國專利審判和上訴委員會今年初做出的裁定表示異議，但是兩個月後即2018年9月，美國聯邦巡駁回上訴法院裁定，維持美國專利審判與上訴委員會的判決，即Broad研究所將繼續擁有在真核生物中使用CRISPR/Cas9基因編輯的智慧財產權。
不過，在美國專利判決的勝利，並不代表贏得其他地區的專利權屬。Broad研究所在歐洲的命運與美國完全不同。2018年1月，歐洲專利局撤銷了Broad研究所的基礎專利，這意味著張鋒團隊面臨著喪失歐洲CRISPR/Cas9基因編輯技術智慧財產權上的主導地位的危險。
而加州伯克利分校在美國以外地區的專利權勝利卻「節節攀升」，中國國家知識產權局（SIPO）於2018年6月已授予加州大學伯克利分校研究團隊原核生物和真核生物CRISPR/Cas9基因編輯的專利權，這是其在歐美與Broad研究所發生法律糾紛的同一專利。歐洲專利局（EPO）也批准了加州大學的這項廣泛性權利要求的專利。
當然，這場專利糾紛比人們想像的更加複雜。除了加州大學伯克利分校和Broad研究所，還有默克MilliporeSigma、韓國ToolGen、立陶宛的維爾紐斯大學（Vilnius University）和美國哈佛大學等，這六家均是早期向歐洲專利局提交CRISPR/Cas9技術專利申請的申請人。
儘管專利之爭仍在持續，但這不會影響CRISPR/Cas9技術商業化的腳步。
基因編輯技術前景
目前，一款藥物的研發需要花很長時間，除了證明其臨床有效性之外，還需要確保藥物的安全性，徹底了解藥物的不良反應。同時，藥物的開發及開發流程均需符合國家的藥品監管政策，這也在一定程度上延長了藥物的研發時間。有些藥物研發進程長達數十年。
然而，應用基因編輯技術可以將定製療法更快地推向市場，加速了藥物研發進程。其中，CRISPR技術更加方便和靈活，它能快速地識別潛在的目標基因，通過「敲除」或「敲入」不同的基因，為研究人員提供了一種更快捷、更準確地研究成千上萬個基因的方式，確定哪些基因發生突變或表達異常可能對特定疾病產生影響，從而使得臨床前和臨床實驗更加高效。
目前看來，單基因遺傳疾病是基因療法最為理想的應用領域之一。例如，血液系統的單基因疾病如β-地中海貧血或鐮狀細胞病就是基因治療的理想對象，該類疾病能夠在體外進行治療（又稱為離體治療）。患者的血細胞可以被取出，用CRISPR技術對其進行基因編輯之後，將無缺陷的基因引入到這些細胞中，再用化學手段篩選出基因缺陷得到修正的紅細胞，並將這些紅細胞移植回患者體內，以達到治療的目的。
總體來說，基因編輯技術應用前景巨大，將在未來的醫藥研發市場中佔據強有力的市場地位。
基因編輯技術局限性
不可否認的是，任何一項基因編輯技術都有局限性，不管是技術風險還是使用倫理風險。
CRISPR技術雖有高效、快捷、簡便、成本較低，且不受物種限制等優點，但其始終有不可預測和不可控的脫靶風險，並且不適用於複雜的基因改造項目。而近一年吵得沸沸揚揚的「基因編輯嬰兒」事件，再一次引起了全球基因學界的廣泛關注，把CRISPR技術推上了風口浪尖。雖然案件審判已經結束，但三位已出生的基因編輯嬰兒對人類社會的未來影響是無法估計的。
誠然，基因技術的發展方向是不斷精準化並提高安全性，但目前其在精準度、效率及安全性上仍存在不足，人類距離可控的使用基因編輯技術，還有很長的路要走。
參考文獻
[1]Genome Editing/Genome Engineering Market by Technology, Application, End User - Global Forecast 2022. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/genome-editing-engineering-market-231037000.html
[2]CRISPR Technology Market by Product, Service, Application, End User - Global Forecast to 2023. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/crispr-technology-market-134401204.html
[3] Who Owns the Biggest Biotech Discovery of the Century? (http://www.technologyreview.com/featuredstory/532796/who-owns-the-biggest-biotech-discovery-of-the-century/)
[4] Abigail T Fahim, Stephen P Daiger, and Richard G Weleber. Nonsyndromic Retinitis Pigmentosa Overview[B]. 1993-2020.
(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1417/)